KR20210112061A - 단일 원자 촉매 및 그 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
단일 원자 촉매 및 그 형성 방법이 제공된다. 상기 단일 원자 촉매는, 세리아 중공 나노입자 및 상기 세리아 중공 나노입자에 로딩된 금속 원자를 포함한다. 상기 단일 원자 촉매의 형성 방법은, 희생 코어를 형성하는 단계, 상기 희생 코어 위에 세리아 층을 형성하는 단계, 상기 세리아 층에 금속 원자를 로딩하는 단계, 상기 세리아 층 위에 희생 코팅층을 형성하는 단계, 상기 세리아 층을 열처리하는 단계, 및 상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층을 제거하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 단일 원자 촉매 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
불균일 촉매의 새로운 플랫폼으로 단일 원자 촉매(single atom catalysts)는 최근 많은 관심을 받고 있다. 단일 원자 촉매는 다양한 지지체 표면에 고정된 독립된 금속 단일 원자로 구성된다.
단일 원자 촉매 분야에서 가장 중요한 요소 중 하나는 촉매 성능을 향상시키기 위해 금속 원자 구성을 정의하고 지지체 상에 금속 원자를 분산시키는 것이다. 그러나, 산화물은 보다 복잡하고 임의적인 표면 구조로 구성되어 있기 때문에 금속 원자를 분산시키기가 어렵다.
본 발명은 우수한 성능을 갖는 단일 원자 촉매를 제공한다.
본 발명은 상기 단일 원자 촉매의 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 단일 원자 촉매는, 세리아 중공 나노입자 및 상기 세리아 중공 나노입자에 로딩된 금속 원자를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 단일 원자 촉매의 형성 방법은, 희생 코어를 형성하는 단계, 상기 희생 코어 위에 세리아 층을 형성하는 단계, 상기 세리아 층에 금속 원자를 로딩하는 단계, 상기 세리아 층 위에 희생 코팅층을 형성하는 단계, 상기 세리아 층을 열처리하는 단계, 및 상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 단일 원자 촉매는 우수한 성능을 가질 수 있다.
도 1은 사이트 특이적 M/CeO2 중공 나노입자(단일 원자 촉매)의 형성 방법을 나타낸다.
도 2는 사이트 특이적 M/CeO2 중공 나노입자의 형성 단계 별 이미지를 나타낸다.
도 3은 실리카 오버레이어 코팅의 반응 시간에 따른 CeO2 표면의 이미지를 나타낸다.
도 4는 실리카 에칭 시간에 따른 Pd/CeO2 나노입자의 이미지를 나타낸다.
도 5는 Pd/CeO2 나노입자의 HRTEM 이미지 및 SAED 패턴을 나타낸다.
도 6은 Pd/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 7은 순수 CeO2 나노입자 및 Pd/CeO2 중공 나노입자의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 8은 Pd/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 푸리에 변환을 나타낸다.
도 9는 실리카 오버레이어 없이 함침법으로 제조된 PdIMP/CeO2 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 10은 순수 CeO2 나노입자 및 PdIMP/CeO2 나노입자의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 11은 순수 CeO2 나노입자 및 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 12는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지(low-magnification)를 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 13은 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지(high-magnification)를 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 14는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 STEM-EDS 원소 맵핑(elemental mapping) 데이터를 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 15는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 역푸리에 변환을 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 16은 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 푸리에 변환을 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 17은 스즈키 커플링에 대한 Pd/CeO2 중공 나노입자의 안정성 테스트 결과를 나타낸다.
도 18은 촉매 테스트 전후의 Pd/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다((a) 테스트 전, (b) 5회 테스트 후).
도 2는 사이트 특이적 M/CeO2 중공 나노입자의 형성 단계 별 이미지를 나타낸다.
도 3은 실리카 오버레이어 코팅의 반응 시간에 따른 CeO2 표면의 이미지를 나타낸다.
도 4는 실리카 에칭 시간에 따른 Pd/CeO2 나노입자의 이미지를 나타낸다.
도 5는 Pd/CeO2 나노입자의 HRTEM 이미지 및 SAED 패턴을 나타낸다.
도 6은 Pd/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 7은 순수 CeO2 나노입자 및 Pd/CeO2 중공 나노입자의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 8은 Pd/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 푸리에 변환을 나타낸다.
도 9는 실리카 오버레이어 없이 함침법으로 제조된 PdIMP/CeO2 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 10은 순수 CeO2 나노입자 및 PdIMP/CeO2 나노입자의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 11은 순수 CeO2 나노입자 및 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 12는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지(low-magnification)를 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 13은 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지(high-magnification)를 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 14는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 STEM-EDS 원소 맵핑(elemental mapping) 데이터를 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 15는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 역푸리에 변환을 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 16은 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 푸리에 변환을 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 17은 스즈키 커플링에 대한 Pd/CeO2 중공 나노입자의 안정성 테스트 결과를 나타낸다.
도 18은 촉매 테스트 전후의 Pd/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다((a) 테스트 전, (b) 5회 테스트 후).
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
본 발명의 실시예들에 따른 단일 원자 촉매는, 세리아 중공 나노입자 및 상기 세리아 중공 나노입자에 로딩된 금속 원자를 포함한다.
상기 세리아 중공 나노입자는 10nm 이하의 세리아 그레인으로 구성될 수 있다.
상기 금속은 Pd, Rh, 및 Ru 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 단일 원자 촉매는 사이트 특이성을 가질 수 있다.
상기 금속 원자는 상기 세리아 중공 나노입자의 Ce 공극에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 단일 원자 촉매의 형성 방법은, 희생 코어를 형성하는 단계, 상기 희생 코어 위에 세리아 층을 형성하는 단계, 상기 세리아 층에 금속 원자를 로딩하는 단계, 상기 세리아 층 위에 희생 코팅층을 형성하는 단계, 상기 세리아 층을 열처리하는 단계, 및 상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층은 실리카로 형성될 수 있다.
상기 열처리에 의해 상기 금속 원자는 상기 세리아 층에서 재분포될 수 있다.
상기 열처리에 의해 상기 금속 원자는 상기 세리아 층의 Ce 공극에 배치될 수 있다.
상기 희생 코팅층은 상기 열처리 동안 상기 세리아 층을 보호할 수 있다.
상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층이 제거되어 세리아 중공 나노입자가 형성될 수 있다.
상기 금속은 Pd, Rh, 및 Ru 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[실시예] M/CeO2 중공 나노입자
1) 실리카 나노입자(SiO2 NP) 형성
구형 실리카 나노입자는 졸-겔 반응에 의해 형성된다. TEOS 0.86mL를 실온에서 에틸 알코올(23mL), H2O(4.3mL) 및 수성 암모니아(0.6mL)를 포함하는 용액에 첨가한다. 이 혼합물을 6시간 동안 격렬하게 교반한다. 반응 생성물을 원심 분리하여 물 및 에탄올로 세척하고 65℃에서 2시간 동안 건조시킨다.
2) 실리카(SiO2) 나노입자를 CeO2로 코팅(SiO2@CeO2 나노입자)
240mg의 건조된 실리카 분말을 36mL의 에틸렌 글리콜에 분산시켜 제1 용액을 형성한다. 상기 제1 용액을 10분 이상 초음파 처리하여 잘 분산된 실리카 나노입자를 얻는다. 질산 세륨 6 수화물 3g을 6.22mL의 H2O에 용해시켜 제2 용액을 형성한다. 상기 제2 용액 1.8mL를 상기 제1 용액에 첨가하고, 이 혼합물을 15시간 동안 130℃(3℃/분)로 가열한다. 생성된 담황색 용액을 원심 분리하고 물로 3회 세척한다. 마지막으로, SiO2@CeO2 나노입자를 40mL의 H2O에 분산시킨다.
3) SiO2@CeO2 나노입자에 금속 원자(M) 흡착(SiO2@M/CeO2)
테트라아민팔라듐(II) 나이트레이트 용액(Pd(NH3)4(NO3)2, H2O 중 10wt%), 로듐 클로라이드 하이드레이트(RhCl3·xH2O, 순도=99.98%) 및 포타시움 헥사클로로루테네이트(K2RuCl6, 순도=99.95 %)는 금속 전구체로 사용된다.
Pd 원자 흡착을 위해, 테트라아민팔라듐(II) 나이트레이트 용액을 0.4wt%로 희석하고, 1mL를 SiO2@CeO2 나노입자의 40mL 콜로이드 용액에 첨가한다. Rh 원자 흡착을 위해, 40mg의 로듐(III) 클로라이드를 10mL의 H2O에 용해시킨 후, 1mL를 SiO2@CeO2 나노입자의 40mL 콜로이드 용액에 첨가한다다. Ru 원자 흡착을 위해, 0.05mL의 염산을 첨가하여 SiO2 나노입자의 표면 전하를 변경시킨다. 포타시움 헥사클로로루테네이트(IV) 40mg을 10mL의 H2O에 용해시킨 후, 1mL를 SiO2@CeO2 나노입자의 40mL 콜로이드 용액에 첨가한다. 상기 전구체의 양은 최종 생성물에서 금속 원자의 약 1wt% 로딩에 해당한다. 혼합된 콜로이드 용액을 실온에서 3시간 동안 격렬하게 교반한다. 교반 후 생성물(SiO2@M/CeO2)을 원심 분리하고 물로 세척한다. 금속 이온 흡착은 생성물(SiO2@M/CeO2)의 색상을 연황색에서 흡착된 금속 이온의 색상(Pd-황색; Rh-적색; Ru-진한 녹색)으로 변경시킨다.
4) SiO2@M/CeO2 나노입자를 실리카(SiO2)로 코팅(SiO2@M/CeO2@SiO2 나노입자): 랩 공정(Wrap process)
상기 SiO2@M/CeO2 나노입자를 40mL의 H2O에 분산시킨다. 0.4g의 PVP를 첨가한 후 용액을 밤새 교반하여 SiO2@M/CeO2 나노입자의 표면에 PVP를 흡착시킨다. PVP 흡착 후 생성물을 원심 분리하고 에탄올(32mL) 및 H2O(6mL)의 용액에 10분 동안 초음파 처리하여 재분산시킨다. 1.2mL의 TEOS 및 0.84mL의 수성 암모니아를 상기 용액에 첨가한다. 표면에 흡착된 금속 원자의 즉각적인 안정화는 10초 이내에 빠른 색 변화를 일으키고, 실리카 오버레이어(코팅층)가 형성된다. 반응 4시간 후 생성된 나노입자를 원심 분리하고 에탄올로 세척한다. 생성물을 전기 오븐에서 80℃에서 3시간 동안 건조시킨다.
5) SiO2@M/CeO2@SiO2 나노입자에서 금속 원자의 열역학적 재분포: 베이크 공정(Bake process)
금속 원자의 재분포를 공간적으로 한정하기 위해, 건조된 SiO2@M/CeO2@SiO2 분말을 900℃에서 2시간 동안 하소시킨다. 재분포 공정에 충분한 산소를 공급하기 위해 어닐링(열처리)을 야외에서 수행한다. 베이크 공정에서 어닐링이 수행되는 동안 실리카 오버레이어(코팅층)가 CeO2를 보호할 수 있다.
6) 실리카(SiO2)를 에칭하여 M/CeO2 중공 나노입자 형성(M/CeO2 중공 나노입자): 필 공정(Peel process)
SiO2 에칭을 위해 하소된 SiO2@M/CeO2@SiO2 나노입자를 75mL의 1M NaOH 용액에 분산시킨다. 용액을 연속 교반하면서 90℃로 가열한다. 6시간 후 생성물을 원심 분리하고 H2O로 세척하여 M/CeO2 중공 나노입자를 얻는다. 생성물을 전기 오븐에서 80℃에서 밤새 건조시킨다.
[비교예 1] 금속 원자 흡착이 없는 순수 CeO2
순수한 CeO2 샘플은 상기한 M/CeO2와 동일한 방식으로 금속 원자 흡착 공정없이 제조된다.
[비교예 2] 함침법에 의해 실리카층 없이 제조된 PdIMP/CeO2
PdIMP/CeO2는 종래의 함침법에 따라 형성된다. 300mg의 세륨(IV) 산화물(CeO2)을 40mL의 H2O에 분산시킨다. Pd 원자 흡착의 경우, 0.4wt% 테트라아민팔라듐(II) 나이트레이트 용액을 40mL 콜로이드 용액에 첨가한다. 혼합된 콜로이드 용액을 실온에서 3시간 동안 격렬하게 교반한다. 교반 후 생성물을 원심 분리하고 물로 세척한 다음 80℃에서 밤새 건조시킨다. 900℃에서 2시간 동안 하소시킨다.
도 1은 사이트 특이적 M/CeO2 중공 나노입자(단일 원자 촉매)의 형성 방법을 나타내고, 도 2는 사이트 특이적 M/CeO2 중공 나노입자의 형성 단계 별 이미지를 나타내고, 도 3은 실리카 오버레이어 코팅의 반응 시간에 따른 CeO2 표면의 이미지를 나타내고, 도 4는 실리카 에칭 시간에 따른 Pd/CeO2 나노입자의 이미지를 나타내며, 도 5는 Pd/CeO2 나노입자의 HRTEM 이미지 및 SAED 패턴을 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 사이트 특이 단일 원자 촉매의 합성을 위해, 변형된 랩-베이크-필 공정이 사용되었고, 이 공정은 표면 확산을 방지하고 CeO2에서 가장 안정적인 Ce 공극에만 금속 원자를 포함시키는데 필요한 고온 열처리를 허용하는 실리카 오버레이어로 코팅하는 것을 포함한다. 변형된 랩-베이킹-필 공정은 1) SiO2 구체에 CeO2 코팅, 이어서 금속 전구체의 흡착, 2) SiO2 오버레이어로 코팅(랩), 3) 열역학적 재분포를 유도하기 위해 900℃에서 열처리(베이크), 4) SiO2층의 에칭(필)을 포함한다.
도 6은 Pd/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지를 나타내고, 도 7은 순수 CeO2 나노입자 및 Pd/CeO2 중공 나노입자의 XRD 패턴을 나타내고, 도 8은 Pd/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 푸리에 변환을 나타내고, 도 9는 실리카 오버레이어 없이 함침법으로 제조된 PdIMP/CeO2 나노입자의 TEM 이미지를 나타내며, 도 10은 순수 CeO2 나노입자 및 PdIMP/CeO2 나노입자의 XRD 패턴을 나타낸다
도 6 내지 도 10을 참조하면, 저해상도 및 고해상도 투과 전자 현미경(HRTEM) 이미지는 잘 분산된 Pd/CeO2 중공 나노입자가 10nm 이하(예를 들어 약 7nm)의 CeO2 그레인(grains)으로 구성되는 반면(도 6a 및 6b), 실리카(SiO2) 오버레이어에 의한 보호가 없는 경우 CeO2 결정체 및 Pd 금속 입자의 응집이 관찰된다(도 9 및 도 10). STEM(scanning transmission electron microscopy) 모드에서 EDS(Energy dispersive X-ray spectroscopy) 분석은 응집없이 Pd 종의 균질 분산을 보여준다(도 6c). 이러한 발견은 XRD(X-ray diffraction) 분석에 의해 뒷받침되며, CeO2를 제외한 회절 패턴은 관찰되지 않는다(도 7).
EXAFS(extended X-ray absorption fine structure) 분석에서 Pd K 엣지 스펙트럼은 결정 형석 상에서 Pd-O와 Pd-Ce의 두 특성 거리의 존재를 보여준다(도 8). Pd-Pd 금속 결합에 해당하는 특징적인 피크는 관찰되지 않으며, 이는 XRD 데이터에 의해 입증된다. 이는 Pd 원자가 독점적으로 Ce 사이트에 위치한다는 것을 나타낸다. 사이트 특이적 구성은 Pd 원자 및 격자 산소의 직접적인 결합(Pd-O)에 상응하는 주 피크뿐만 아니라 분리된 Pd 주위의 국소 CeO2 환경(Pd-Ce)을 나타내는 작은 피크도 초래한다. EXAFS 곡선 피팅 분석을 통해 로컬 배위 환경을 조사할 수 있다. 최선의 피팅 곡선은 첫번째 피크가 첫 번째 Pd-O 쉘 배위에서 기원하는 반면 작은 두번째 피크는 Pd-Ce 두번째 쉘 배위에서 기원하는 것을 나타낸다(도 8).
표 1은 M/CeO2 중공 나노입자의 EXAFS 피팅을 요약해서 나타내고, 표 2는 ICP-AES에 의해 측정된 M/CeO2 중공 나노입자 내 원자의 농도를 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
도 11은 순수 CeO2 나노입자 및 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 XRD 패턴을 나타내고, 도 12는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지(low-magnification)를 나타내며((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru), 도 13은 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지(high-magnification)를 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru). 도 14는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 STEM-EDS 원소 맵핑(elemental mapping) 데이터를 나타내고((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru), 도 15는 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 역푸리에 변환을 나타내며((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru), 도 16은 다양한 M/CeO2 중공 나노입자의 k3-weighted EXAFS 스펙트럼의 푸리에 변환을 나타낸다((a) Pd, (b) Rh, (c) Ru).
도 11 내지 도 16을 참조하면, 이 변형된 랩-베이크-필 공정에 의해 Pd, Rh 및 Ru를 포함하여 다양한 원자로 분산된 금속이 CeO2 중공 나노입자의 Ce 공극에만 독점적으로 로딩되는 단일 원자 촉매가 형성될 수 있다.
페닐보론산(phenylboronic acid)과 에틸 4-브로모페닐아세테이트(ethyl 4-bromophenylacetate)의 연속 스즈키 커플링은 Pd/CeO2의 성능을 평가하기 위해 최적화된 조건 하에서 수행되었으며, 결과는 표 3에 제시되어 있다.
[표 3]
표 3을 참조하면, Pd/CeO2 중공 나노입자는 스즈키 커플링에 매우 효과적인 촉매인 것으로 나타났다. 특히 높은 선택도 (TOF > 160h-1, 선택도 > 97%)를 갖는다. PdIMP/CeO2 나노입자가 훨씬 낮은 선택도(약 80%)를 보여, Pd/CeO2 중공 나노입자의 높은 선택도는 그것의 독점적 활성 사이트에서 비롯된 것으로 보인다. 순수 CeO2 나노입자는 이 반응에서 불활성이었고, Pd/C(5wt.%)도 거의 불활성인 것으로 나타났다. 결과적으로, Pd/CeO2 중공 나노입자는 모든 조사된 불균일 촉매보다 우수한 성능을 보였으며 균일 Pd(OAc)2 촉매와 비슷한 성능을 보여주었다.
도 17은 스즈키 커플링에 대한 Pd/CeO2 중공 나노입자의 안정성 테스트 결과를 나타낸다.
도 17을 참조하면, Pd/CeO2 중공 나노입자는 각 사이클 동안 TOF 및 선택도는 각각 약 160h-1 및 97%보다 큰 값에서 일정하게 유지되기 때문에 5 사이클 후에도 촉매 성능의 명백한 불활성화는 없었다.
도 18은 촉매 테스트 전후의 Pd/CeO2 중공 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다((a) 테스트 전, (b) 5회 테스트 후).
도 18을 참조하면, 5회 테스트 후 Pd/CeO2 중공 나노입자의 구조적 또는 화학적 저하의 징후는 검출되지 않았으며, 이는 Pd/CeO2 중공 나노입자가 우수한 안정성 및 재사용성을 갖는다는 것을 나타낸다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (12)
- 세리아 중공 나노입자; 및
상기 세리아 중공 나노입자에 로딩된 금속 원자를 포함하는 단일 원자 촉매. - 제 1 항에 있어서,
상기 세리아 중공 나노입자는 10nm 이하의 세리아 그레인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속은 Pd, Rh, 및 Ru 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매. - 제 1 항에 있어서,
상기 단일 원자 촉매는 사이트 특이성을 갖는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 원자는 상기 세리아 중공 나노입자의 Ce 공극에 위치하는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매. - 희생 코어를 형성하는 단계;
상기 희생 코어 위에 세리아 층을 형성하는 단계;
상기 세리아 층에 금속 원자를 로딩하는 단계;
상기 세리아 층 위에 희생 코팅층을 형성하는 단계;
상기 세리아 층을 열처리하는 단계; 및
상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층을 제거하는 단계를 포함하는 단일 원자 촉매의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층은 실리카로 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 열처리에 의해 상기 금속 원자는 상기 세리아 층에서 재분포되는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 열처리에 의해 상기 금속 원자는 상기 세리아 층의 Ce 공극에 배치되는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 희생 코팅층은 상기 열처리 동안 상기 세리아 층을 보호하는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 희생 코어 및 상기 희생 코팅층이 제거되어 세리아 중공 나노입자가 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 금속은 Pd, Rh, 및 Ru 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 원자 촉매의 형성 방법.
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